Практическое задание №6 «Моделирование rlc-цепи»
Работа началась с изучения уравнений равновесия электрического контура обмотки якоря и уравнений движения ДПТ НВ. На основе этих уравнений была создана структурная схема. При создании структурной схемы использовались блоки: "Константа" (для задания напряжения, сопротивления, индуктивности, момента инерции, момента сопротивления), "Вычитание", "Деление", "Произведение", "Интегратор". Уравнение обмотки якоря было реализовано путем вычитания слагаемых из заданного напряжения. Производная тока была получена путем деления результата на индуктивность, а затем интегрирована для получения тока. Электромагнитный момент был рассчитан как произведение тока на поток сцепления, из которого вычитался момент сопротивления. Далее была произведена настройка параметров моделирования, включая настройку осциллографов для отображения графиков тока и скорости, а также настройку решателя (задано время моделирования, шаг, тип решателя). После настройки параметров был запущен расчет и произведен анализ полученных результатов. Наблюдался переходный процесс, однако скорость не достигала установившегося режима. Последовательно увеличивалось время расчета, однако при этом ток уходил в отрицательную область, что свидетельствовало о "разносе" двигателя. Затем был произведен расчет потока сцепления (пси) на основе системы уравнений, а также расчет тока и сопротивления. После установки новых значений пси был повторно запущен расчет, при котором процесс занял менее одной секунды. Далее в модель были внесены изменения активного сопротивления, индуктивности и момента инерции, и было отмечено изменение характера переходного процесса в зависимости от изменений параметров. Для упрощения схемы были использованы блоки "goto" и "from" для маршрутизации сигналов.
Рис.8.
Рис. 9.
Практическое задание №7 «Моделирование систем регулирования частоты вращения электрических машин»
В среде MATLAB проведено моделирование электротехнических систем с целью изучения принципов работы, исследования характеристик и анализа проблем проектирования и эксплуатации.
Первоначально настроена базовая модель, включая добавление и параметризацию элементов. Разработана система управления MOSFET, предусматривающая настройку ШИМ (частоты, ширины импульсов, коэффициента заполнения) и подключение осциллографа для мониторинга скорости и момента. Выполнен запуск и анализ модели.
Рис. 10.
Последующий этап – моделирование системы с последовательным возбуждением. Изучены проблемы моделирования асинхронных машин и разработаны решения на основе настройки системы управления, обеспечивающие требуемые характеристики, включая регулирование частоты вращения. Исследовано влияние нагрузки и начальных условий.
Рис. 13.
Далее смоделирована синхронная машина с использованием относительных единиц. Изучены векторное управление и принципы модуляции, настроен фазный ротор. После обсуждения теоретических аспектов перешли к моделированию ШИМ-преобразователя. Реализована и изучена схема полумоста, настроена схема и датчики, разработана система управления ШИМ, продемонстрирована работа системы.
Рис. 12.
Разработана модель полумоста, включающая генерацию пилообразного и синусоидального сигналов, а также блоки сравнения. Произведена настройка и тестирование. Проанализированы проблемы, связанные с индуктивностью нагрузки, и рассмотрены альтернативы (тиристоры). Изучена синусоидальная модуляция, решены проблемы запуска модели, протестирована работа с индуктивностью. Рассмотрены конденсаторный пуск трехфазного двигателя и питание синхронного двигателя от однофазной сети. Выполнен запуск синхронного двигателя.
В ходе обсуждения определены критерии оценки моделирования. Промоделирован и протестирован трехфазный трансформатор. В результате моделирования получено понимание принципов работы и характеристик электротехнических систем, а также выявлены и проанализированы проблемы, возникающие при их разработке и эксплуатации.